北鲲教程 | 基于扩展有限元的混凝土受力开裂计算分析

自1999年美国西北大学以Belytschko教授为代表的计算力学课题组[1]提出的扩展有限元概念至今已有23年，该理论基于传统有限元的单位分解思想，在不连续位置通过富集自由度的形式表达不连续场，既保持了计算过程中的收敛性，又可以很好的解决传统有限元在面对不连续问题时的困境。

“云计算”是计算机快速发展的产物，可以非常有效地解决数值模拟中遇到的内存不足、性能不佳、数据丢失等问题。

本文基于北鲲云云计算平台模拟混凝土I型开裂行为，主要内容包括：混凝土开裂模型介绍、数值模拟细节、北鲲云操作方法以及使用感想。

本文讲解地模型数据选自胡少伟课题组[2]，模型尺寸如下图所示，弹性模量：30 GPa，泊松比：0.167，抗拉强度：1.65 Mpa，断裂能：102.8 N/m，预置裂纹长度为80 mm。

Abaqus以非线性计算为自身优势，在众多有限元软件中一骑绝尘，本文选用Abaqus作为模拟工具。为减少计算经费，可以先使用个人笔记本进行前处理建模，然后在北鲲云平台进行提交作业分析。

Ⅰ整体介绍

为减少计算成本，整体采用平面应力模型，读者也可根据自己需求建立三维实体模型。支座与压头使用离散刚体，即刚度无限大，不参与计算过程，不要忽略了刚体的参考点设置。